Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Подтаежные ландшафты: принципы выделения, почвенный покров 7-27
Глава 2. Район, объект и методы исследования 28-32
Глава 3. Природная характеристика подтаиги предгорий восточного Саяна 33-66
3.1. Геологические условия и рельеф 33
3.2. Климат 40
3.3. Растительность 44
3.4. Почвенный покров подтайги 61
Глава 4. Свойства почв и ландшафтно-геохимическая структура подтайги предгорий восточного Саяна 67-132
4.1. Морфологические свойства почв 67
4.2. Гранулометрический состав почв 84
4.3. Физико-химические и химические свойства почв 94
4.4. Микроэлементный состав почв и анализ ландшафтно- геохимических сопряжений 107
Заключение 133-135
Литература 136-150
Приложение
- Подтаежные ландшафты: принципы выделения, почвенный покров
- Почвенный покров подтайги
- Физико-химические и химические свойства почв
- Микроэлементный состав почв и анализ ландшафтно- геохимических сопряжений
Введение к работе
Актуальность исследования
Вопрос выделения подтаежной зоны на территории Средней Сибири до настоящего времени остается дискуссионным. Отсутствует единое понимание того, насколько она представляет собою целостное географическое образование и каковы характерные ее признаки. Отсутствие этих данных обусловлено, прежде всего, слабой изученностью, а также отсутствием специальных исследований подтаежных ландшафтов. Одним из основных диагностических показателей ландшафта выступает почвенный покров, который является функцией всех факторов окружающей среды и содержит сведения о межкомпонентных экологических связях.
Несмотря на наличие почвенных исследований подтайги, примыкающей с севера к Красноярской лесостепи (Красеха, Корсунова, 1985) и к Канско-Рыбинской котловине (Горбачев, Попова, 1992), изученность почвенного покрова северо-западных отрогов Восточного Саяна остается крайне слабой. Таким образом, изучение почв подтаежных ландшафтов представляется весьма актуальным как в теоретическом, так и в практическом отношениях.
Распределение микроэлементов по различным компонентам экосистем является важным показателем, характеризующим характер и направленность почвенно-геохимических процессов. Вместе с тем, знание только величин содержания химических элементов в природных объектах не позволяет делать точных заключений о направлении процессов, сопровождающихся накоплением и выносом элементов, происходящих в ходе почвообразования. Использование ряда ландшафтно-геохимических коэффициентов позволяет изучить особенности миграции элементов в почвах, сформировавшихся в подтаежной подзоне предгорий Восточного Саяна с учетом климато-гидрологических и литологических особенностей территории.
Цель исследования: Выявить зональные особенности почвенного покрова подтаежной зоны предгорий и низкогорий северо-западных отрогов Восточного Саяна.
Задачи исследования:
Охарактеризовать природные условия подтаежных ландшафтов.
Определить генетические типы почв, сформировавшихся в подтаежной зоне.
Изучить основные макроморфологические и физико-химические свойства почв.
Выявить динамику радиального распределения микроэлементов в почвах подтайги и установить ряды радиальной миграции.
Проанализировать характер дифференциации элементов в геохимически сопряженных подтаежных ландшафтах.
Объектом исследования явились почвы подтайги предгорий Восточного Саяна.
Научная новизна: Изучены и классифицированы основные типы почв, формирующихся на территории подтайги предгорий Восточного Саяна. Установлено, что серые лесные и светло-серые лесные почвы занимают элювиальные, трансэлювиальные и трансаккумулятивные позиции; темно-серые лесные, дерново-подзолистые почвы и черноземы обыкновенные развиваются в трансэлювиальных, трансэлювиально-аккумулятивных и трансаккумулятивных ландшафтах. Результаты морфологических, физико-химических и геохимических исследований указывают на своеобразие формирующихся почв подтайги.
Впервые для данной территории изучена динамика распределения микроэлементов в почвах. Установлены особенности миграции элементов в подтаежных ландшафтах. Характер дифференциации элементов в ландшафтно-геохимических сопряжениях предгорий Восточного Саяна установлен на основе расчета коэффициентов радиальной и латеральной миграции.
Защищаемые положения:
Подтаежные ландшафты Средней Сибири являются самостоятельным зональным подразделением умеренного пояса с своеобразным сочетанием различных природных характеристик.
Почвы, сформированные в подтаежной зоне предгорий Восточного Саяна на основе макроморфологических свойств классифицируются
как серые лесные (светло-серые и темно-серые), дерново-подзолистые и черноземы обыкновенные. По результатам морфологических, физико-химических и геохимических исследований установлено, что данные типы почв не имеют существенных отличий от аналогичных в других подтаежных районах Сибири. 3. Характер латеральной и радиальной дифференциации элементов в исследуемых ландшафтно-геохимических сопряжениях территории предгорий Восточного Саяна различен, что связано с разнообразными климато-гидрологическими условиями и литологической неоднородностью исследуемой территории. Практическая значимость работы:
Результаты исследования почвенного покрова подтаежных ландшафтов могут быть использованы для разработки мероприятий по рациональному природопользованию в рамках устойчивого развития подтаежных экосистем и сохранения биоразнообразия. Данные о микроэлементном составе почв могут быть использованы при решении задач фонового геохимического мониторинга.
Результаты исследований используются при чтении курсов «География
почв», «Почвоведение», «Физическая география России» для студентов
географического факультета Красноярского государственного
педагогического университета им. В.П. Астафьева.
Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, докладывались на региональных, российских, международных конференциях и симпозиумах: Международной научно-практической конференции «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем», Иркутск, 2001; Научно-практической конференции «Экология Южной Сибири», Абакан, 2001; VII Всероссийской научно-практической конференции «География на службе науки и образования», Красноярск, 2001; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники -развитию сибирских регионов», Красноярск, 2001; Научно-практической
конференции «Рельеф и природопользование предгорных и низкогорных территорий», Барнаул, 2005; XII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов- 2005», г.Москва, 2005; Всероссийской научной конференции «Современные проблемы почвоведения и оценки земель Сибири», посвященной 75-летию со дня основания кафедры почвоведения Томского госуниверситета, Томск, 2005; Межрегиональной научно-практической конференции «Объединение субъектов Российской Федерации и проблемы природопользования в Приенисейской Сибири», Красноярск, 2005; Научно-практической конференции с международным участием, посвященной «Дню Земли», Красноярск, КГПУ, 2006; Всероссийской конференции с международным участием «Биоразнообразие экосистем внутренней Азии», Улан-Удэ, 2006; II Международной научно-практической конференции «Почва как связующее звено функционирования наземных экосистем», Иркутск, 2006.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из 4 глав, введения, заключения. Список литературы включает 145 источников. Работа изложена на 151 страницах, содержит 17 таблиц, 48 рисунков и приложения.
Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям д.г.н., профессору В.П. Чеха и д.г.н. Г.Ю. Ямских за ценные советы и замечания, поддержку и внимание. Также автор благодарит за содействие сотрудников кафедры физической географии Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева и сотрудников кафедры эволюционного ландшафтоведения и исторической геоэкологии Института естественных и гуманитарных наук СибФУ.
Подтаежные ландшафты: принципы выделения, почвенный покров
Впервые противопоставление темнохвойных бореальных сомкнутых лесов сосновым борам, лиственничным, сосновым и мелколиственным лесам провел в 1898 году П.Н. Крылов. Впоследствии в геоботанической литературе для указанных лесов появился термин «подтаига» и его синонимы - «подтаежный лес», «гемибореальный» или «полубореальный лес». Подтаига в пределах таежной зоны Сибири была выделена впервые на Объ-Иртышском междуречье Б.Н. Городковым (1916). К.П. Горшенин (1955) рассматривал подтайгу предгорий Алтайско-Саянской системы и Средне-Сибирского плоскогорья как переходную к лесостепной и лесолуговой зонам и связывал появление подобных ландшафтов с вырубкой лесов и сукцессионными сменами (рис.1.). Господствующими здесь являются хвойные, лиственные и смешанные насаждения на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах. На песчаных почвах распространены сосновые боры. В 1947-1950 гг. Н.Д. Градобоев и С.А. Коляго проводили почвенно-географические и почвенно-агрономические исследования в составе Южно-Енисейской комплексной экспедиции СОПС АН СССР. Результатом их исследований явилось создание районных почвенных карт части Минусинской впадины, расположенной на левом берегу р. Енисея.
По характеру растительности ими была выделена подтаежная зона. В пределах этой зоны существует два почвенно-географических района: Солгонский и Кузнецко-Алатаусский. Солгонский почвенный район охватывает холмисто-увалистое предгорье и низкогорье Солгонского кряжа. Почвообразующими породами являются элювиально-делювиальные желтовато-бурые глинистые образования. Под лиственничными и смешанными лесами распространены серые и светло-серые лесные почвы, под хвойными лесами - дерново-сильнооподзоленные. В Кузнецко-Алатауском почвенном районе рельеф имеет еще большее расчленение. Под лиственничным лесом с густым травяным покровом развиты горные темно-серые, серые и красно-бурые лесные почвы (Градобоев, Коляго, 1954, 1958). В местах выходов известняков сформированы дерново-карбонатные почвы. По остепененным южным склонам распространены черноземы выщелоченные. Почвенно-географические исследования правобережной части Минусинской котловины проводил С.А. Коляго (1954, 1958). Подтаежная зона им выделена в предгорьях Восточного и Западного Саян. В пределах нее имеются подзоны: оподзоленных черноземов со значительным содержанием серых и светло-серых лесных почв, простирающихся узкой полосой по невысоким предгорьям; горных серых лесных почв и горных дерново-подзолистых почв. Почвообразующими породами являются лессовидные суглинки и коричнево-бурые глины. Растительность подтаежной зоны предгорий Восточного и Западного Саяна характеризуется высокотравными хвойно- лиственными лесами, разреженными вырубками. В составе этих лесов преобладает береза и осина. В 1957-1961 гг. С.А. Коляго проводил исследования северных предгорий и гор Восточного Саяна (заповедник «Столбы»). Им указывается, что «по биоклиматическим условиям территория заповедника представляет один из районов горной тайги юга Средней Сибири, граничащей с Красноярской лесостепью. Последнее обстоятельство является причиной ряда переходных биоклиматических черт от условий предгорной лесостепи к условиям типичной горной тайги Восточного Саяна.» (1961, с. 197-247). Эту переходную зону он выделяет по характеру растительного покрова, а именно по наличию лиственно-темнохвойного леса. Преобладающими почвами здесь являются серые оподзоленные, черноземы, лугово-черноземные, серые лесные глеевые, лугово-болотные. Сформировались они на пролювиально-делювиальных отложениях, представленных желто-бурыми тяжелыми суглинками, коричневато-бурыми глинами (Коляго, 1953). Все перечисленные почвы он называет горными. На основании полученных данных С.А.Коляго (1961) в пределах исследованной территории выделил два почвенно-географических пояса: пояс горно-подзолистых почв под горной темнохвойной тайгой (500-800 м) и пояс горных серых лесных почв под лиственно-светлохвойными лесами (200-500 м).
Т.Н. Буторина (1961), поддерживая выводы С.А.Коляго, указывает на отличия окраинного низкогорного пояса, занятого светлохвойными лесами от горной тайги и лесостепи. В подтверждение она приводит климатические показатели, в том числе продолжительность вегетационного периода. Пояс горных серых лесных почв и светлохвойных лесов не является абсолютно лесным. Для южных склонов характерно распространение степных участков с горными черноземами. В это же время сотрудники Института Географии АН СССР Б.Н. Лиханов и М.Н. Хаустова (1961), при описании физико-географических различий Красноярского края, не упоминали о существовании зоны подтайги, выделяя травяные леса лесостепи и степи, которые переходят в южную тайгу. Природная зона светлохвойных и лиственных травяных лесов (подтайга) на юге Западной и Средней Сибири была выделена на основании изучения климата (Н.Н.Галахов), рельефа (М.П. Брицина), почвенного покрова (А.А.Ерохина) и растительности (Е.Л.Любимова) при разработке схемы районирования физико-географическим и почвенным отрядами Красноярской комплексной экспедиции Совета по изучению производительных сил АН СССР (1962) В основу схемы была положена «Карта ландшафтных микрорайонов Красноярского края», составленная Н.Д. Градобоевым в 1953 г (рис. 2). Согласно выполненному районированию, зона светлохвойных и лиственных травяных лесов (подтайга) имеет почти широтное простирание севернее Красноярской и Ачинской лесостепей. На юге лесостепей в предгорьях Саян исследователи эту зону не выделяют. В пределах Канской равнины зона светлохвойных и лиственных травяных лесов (подтайга) имеет Рис. 2. Схема природного районирования центральной части Красноярского края (по МП. Брицыной, Н.Н. Галахову, А.А. Ерохиной, Е.Л. Любимовой, Б. Н. Лиханову, 1960 г). Зона лесостепи: 1 — южная лесостепь и степь; 2 — северная лесостепь; 5 — зона светлохвойных и лиственных травяных лесов (подтайга). Зона тайги: 4 — южная тайга; 5 — средняя тайга Северо-Енисейского кряжа; 6 — предгорные темно-хвойные леса Кемчугского нагорья; 7 — светлохвойные леса Южно-Енисейского кряжа. Природные округа: I—Ачинский — умеренно-влажный, наименее континентальный; II — Красноярский— умеренно-сухой и континентальный; III— КанскиЙ — сухой, наиболее континентальный, а — граница Западно-Сибирской низменности; б— граница зон; в — граница подзон
Почвенный покров подтайги
Почвы являются исторически сложившимися полигенетическими образованиями, следовательно, их нельзя рассматривать как объекты, сформировавшиеся в одних условиях рельефа, климата, растительности с преобладанием определенных процессов почвообразования не принимая во внимание сложный путь эволюции почв. Эволюция почв возможна как в результате саморазвития почв, так и изменения физико-географических условий (Фридланд, 1986; Соколов, 1986, 1993). Самостоятельность серых лесных почв, развивающихся в переходных от лесной к лесостепной зоне природных условиях, впервые установил В.В. Докучаев (1951). СИ. Коржинский (1887) рассматривал весь ряд от черноземных до светло-серых лесных почв как стадии последовательного изменения, как результат хода взаимной борьбы за существование. Его взгляды противоречили основным идеям В.В. Докучаева о факторах почвообразования (Рубилин, Долотов, 1970). Развивая положение СИ. Коржинского, Г.И. Танфильев (1894) предполагал, что лес, надвигаясь на степь, предварительно выщелачивает почву по опушкам, и высказывал мысль о неизбежном самооблесении степи. И.К.Фрейберг (1908) считал серые и светло-серые почвы первично лесными, а темно-серые продуктом деградации черноземов. К.Д. Глинка (1932) отрицал самостоятельность и первичность образования серых лесных почв. Л.С Берг (1952) отмечал, что лесостепь является следствием повышения увлажнения климата и наступання леса на степь. При этом степной чернозем под лесом превращается в серые лесные почвы. Он также указывал на то, что это явление свойственно и европейским, и азиатским лесостепям. Наряду с гипотезой о деградации черноземов высказывались идеи о возможности проградации оподзоленных почв под изреженными лесами с густым травянистым покровом (Высоцкий, 1904; Тюрин, 1966; Завалишин, 1936).
Вопросам генезиса лесных почв на территории Средней Сибири были посвящены работы СА. Коляго (1958а, 19586, 1964), Е.В. Семиной (1961, 1962, 1974), Л.П. Будиной (1961, 1962, 1969). Е.В Семина, изучая почвы Красноярской лесостепи, предполагала, что в середине позднеледникового времени, в связи с более сухим климатом, степные ландшафты лесостепи занимали более обширные пространства. С дальнейшим похолоданием и более влажным климатом произошло смещение ландшафтных зон к югу и леса заняли часть степных пространств. На это указывают сохранившиеся крупные пни сосен и лиственниц. Под влиянием распространения лесов на степи происходила деградация степных почв и их оподзоливание. Сильнооподзоленные почвы, согласно мнению Е.В. Семиной, являются первичными, формирующимися под лесом. В настоящее время наблюдается некоторое смягчение и потепление климата, вследствие чего происходит ослабление подзолообразовательного процесса и усиление дернового. Л.П. Будиной (1962) рассматривался генезис почв мелколиственных травянистых лесов на территории Средней Сибири. Наличие в почвах второго гумусового горизонта она объясняла прохождением фазы болото-степей, которые с наступлением более прохладной и влажной эпохи под влиянием лесной растительности в верхней части гумусового горизонта подвергались деградации.
Согласно мнению В.М. Корсунова и Э.Ф. Ведровой (1982), почвы юга Средней Сибири с элювиально-иллювиальным профилем могли сформироваться в казанцевское межледниковье, когда таежная зона лесов в Приенисейской Сибири простиралась до горно-таежных лесов Алтая и Саян. Вероятно, под лесами того времени были распространены почвы с подзолистым профилем. В дальнейшем происходили неоднократные смены ландшафтных условий, диапазон которых был вероятно довольно широким (от лесотундры до лесостепи). Это в свою очередь имело отражение на процессах почвообразования. Бореальный период на территории тайги в пределах Западной Сибири характеризовался влажным и теплым климатом (Гаджиев, 1982). В этот период формировались почвы с мощным подзолистым профилем, «память» о котором записана в современных почвах в виде четкой элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля. В южном направлении элювиирование верхней части почвенного профиля уменьшалось с уменьшением жесткости климатических условий. В фазу климатического оптимума голоцена, в связи с потеплением климата, таежные ландшафты сменились степными и лесостепными. Доминирующими стали почвы черноземовидного типа. С наступлением позднеголоценового похолодания и увеличения влажности, происходило сокращение территории, занятой степными и лесостепными ландшафтами. В подтайге юга Средней Сибири стали формироваться серые лесные почвы. Е.Н. Красеха и Т.М. Корсунова (1985) указывали на то, что процессы формирования почвенного профиля протекали наиболее интенсивно в почвах средней тайги на протяжении всего голоцена. К югу элювиирование верхней части почвенного профиля уменьшалось с уменьшением жесткости климатических условий и совсем затухало во время климатического оптимума голоцена в пределах современной южной тайги и подтайги. Генетические профили лесных почв подтаежных ландшафтов часто имеют второй гумусовый горизонт, залегающий в пределах элювиированной толщи (Наумов, 1964; Горбачев, 1967, 1992). Большинство исследователей (Будина, 1961; Ерохина, 1962а, 19626, 1964; Хисматуллин, 1970) склоняются к мнению, что это образование является реликтом гумусовых горизонтов степных почв, подвергшихся в дальнейшем процессу подзолообразования. И.П. Герасимов (1968), изучая условия почвообразования и почвы Приенисейской части Западно-Сибирской низменности, так же отмечал большое распространение серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом. Он сделал вывод, что подзолистый процесс в этих почвах является вторичным, появившийся после облесения бывшей ранее безлесной лугово-степной полосы. Существование его в настоящее время Е.Н Красеха и Т.М. Корсунова (1985) объясняют гумусонакоплением в верхних горизонтах лесных почв и выносом подвижных гумусовых соединений с накоплением их во втором гумусовом горизонте. Это способствует морфологической сохранности реликтового горизонта. Качественный состав гумуса позволяет предположить, что данному биогеоценозу здесь предшествовали природные комплексы степного типа (Бессолицина, Какарека и др., 1991).
Физико-химические и химические свойства почв
Содержание органического вещества в дерновом горизонте почв определялось при прокаливании и составляло 10% от минеральной массы. Отмечается быстрое падение гумуса в верхней части профиля в типичных оподзоленных почвах. Это происходит в результате относительного обогащения поверхностного слоя гумусом за счет интенсивной гумусовой аккумуляции и за счет оподзоливания нижней части гумусового горизонта. Вниз по профилю наблюдается уменьшение содержания гумуса до 0,7%.
Изучение аналитических данных для подзолистых почв подтаежной зоны, показало, что полученные данные по содержанию гумуса являются типичными (Лигаева, 20066; 2006в). Содержание гумуса в гумусово-аккумулятивном горизонте составляет 5,0-7,0 %. В его составе преобладают фульвокислоты и гумины (нерастворенный остаток) (Бугаков и др, 1979; Бугаков, Чупрова, 1995). Содержание гуминовых кислот составляет в верхнем слое 10-19 % от углерода. Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам по всему профилю меньше единицы, что свидетельствует о фульватном составе гумуса. Реакция почвенного покрова дерново-подзолистой почвы преимущественно слабо кислая (разрез 10-05, рис. 31). Реакция почвы, сформировавшейся на карбонатных горных породах, изменяется вниз по профилю от слабокислой до щелочной (от 5,1 до 8,8) (разрез 1-05; Прил 2, табл.1). Дерново-подзолистые почвы имеют сравнительно небольшую гидролитическую кислотность (10,10-8,5 ммоль/100 г), величина которой снижается в почвообразующей породе до 0,23-3,9 ммоль/100 г, что связано с увеличением щелочности среды (Лигаева, 2001 в). Максимальное количество поглощенных ионов приурочено к поверхностным горизонтам (Прил. 2, табл. 1). Представление о ёмкости поглощения характеризуемых дерново-подзолистых почв дают суммарные величины обменных катионов Са, Mg и Н (Прил. 2, табл. 1). Из обменных катионов в корнеобитаемом слое большую долю занимает кальций. Содержание его в горизонте А2 несколько снижается до 16,8 ммоль/100 г по сравнению с поверхностным горизонтом А1 (до 17,3-15, ммоль/100 г ). В нижележащих горизонтах обменный кальций значительно повышается до 23,6 ммоль/100 г). Содержание поглощенного магния в два раза меньше по сравнению с кальцием и аналогично распределению кальция по профилю. Катионы кальция и магния создают характерный показатель почвы - насыщенность основаниями.
Полученные данные указывают на высокое содержание поглощенных оснований в поверхностных горизонтах и на их уменьшение вниз по профилю в дерново-подзолистых почвах, сформировавшихся на карбонатных горных породах. На бескарбонатных 95 горных породах наблюдается обеднённость поглощенными основаниями горизонта А2. Это связано с малым содержанием в этом горизонте гумуса. Повышенное содержание обменных оснований в иллювиальном горизонте по сравнению с вышележащими объясняется повышенным содержанием в этом горизонте илистых фракций. Степень насыщенности основаниями высокая. Вниз по профилю насыщенность основаниями возрастает. Результаты определения подвижного фосфора в поверхностных горизонтах указывают на его невысокое содержание. Подзолистый горизонт обеднен кальцием и полуторными окислами, что отражается на содержании фосфора. На глубине 21-29 см наблюдается увеличение содержания подвижного фосфора вследствие увеличения количества полуторных окислов и магния. Результаты определения обменного калия указывают на значительное содержание его в верхнем аккумулятивном горизонте и снижение количества в элювиальном горизонте с последующим накоплением в горизонте В. Распределение обменного калия по профилю аналогично распределению илистых частиц, что дает основание признать большую роль тонкодисперсных частиц в поглощении калия. Содержание валового и обменного калия превышает содержание валового и подвижного фосфора. Распределение этих компонентов по генетическим горизонтам почвенного профиля подчеркивает наличие оподзоленности (Лигаева, 20016; 2001 в, 2000 г). (Прил.2, табл. 2). В профиле светло-серых почв гумус характеризуется аккумулятивным типом распределения. Верхний гумусово-аккумулятивный горизонт содержит наибольшее количество гумуса 5-9%. Вниз по профилю его содержание резко уменьшается1 до 0,7%. Наиболее резкое снижение вниз по профилю количества гумуса отмечено в светло-серых лесных почвах. Мощность гумусового горизонта светло-серых лесных почв колеблется от 4 до 8 см. Реакция водной и солевой вытяжки слабокислая, иногда близкая к нейтральной, рН водной вытяжки 5,8-6,3, солевой - 4,8-5,7. Гидролитическая кислотность равна 9,04-6,6 ммоль/100 г, и уменьшается в почвообразующей породе до 2,74-3,9 ммоль/100 г. Максимальное количество поглощенных катионов приурочено к поверхностным горизонтам. В гумусово-аккумулятивном горизонте содержание обменного кальция равно 12,0 ммоль/100 г почвы, в горизонте А1А2 оно снижается до 8,7 ммоль/100 г и в почвообразующей породе значительно увеличивается до 24,0 ммоль/100 г. Содержание поглощенного магния в два раза меньше содержания кальция. Распределение его по горизонтам аналогично распределению кальция. Увеличение содержания обменных оснований вниз по профилю обусловлено составом почвообразующих пород. Катионы кальция и магния создают характерный показатель почвы - насыщенность основаниями. Емкость поглощения зависит главным образом от содержания илистых частиц и гумуса. Валовое содержание азота и фосфора увеличивается в иллювиальном горизонте. Валовое содержание азота максимальное в верхней части профиля (0,3-0,5%) и снижается в почвообразующей породе до сотых долей. Содержание подвижного фосфора увеличивается в почвообразующей породе, что связано с увеличением количества полуторных окислов и магния. Результаты определения обменного калия показывают значительное содержание его в поверхностном гумусово-аккумулятивном горизонте и снижение вниз по профилю с дальнейшим накоплением в горизонте В. Количество подвижного железа незначительно (Прил. 2, табл. 2). Содержание валового азота очень низкое (рис. 32) (Лигаева, 2005).
Микроэлементный состав почв и анализ ландшафтно- геохимических сопряжений
В основе генетического почвоведения стоит сформулированный В.В. Докучаевым принцип соответствия почвообразования внешней среде, составные элементы которой носят название факторов почвообразования. Миграционные процессы в почвах также контролируются факторами почвообразования - климатом, рельефом, породами, живыми организмами. Однако эти процессы в не меньшей степени зависят и от внутренних свойств почвы и ее режимов (Соколов 2002, 2004). Сочетание химических, физико-химических и других свойств почв с их режимами и миграционными процессами создает определенную геохимическую обстановку, которая определяет процессы преобразования органической и минеральной основы почвы, дифференцирует ее профиль (Генезис..., 1988).
Распределение химических элементов по различным компонентам экосистем является важным показателем, характеризующим характер и направленность почвенно-геохимических процессов (Лукашев, 1972; Добровольский, 1983; Алексеенко, 1990; Богатырев и др., 2003). Вместе с тем, знание только величин содержания химических элементов в природных объектах не позволяет делать точных заключений о направлении процессов, сопровождающихся накоплением (концентрацией) и выносом (рассеиванием) элементов, происходящих в ходе почвообразования (Ковда и др., 1959). Для анализа особенностей миграции микроэлементов необходимо применять ряд ландшафтно-геохимических коэффициентов: элювиально-аккумулятивный Кэа, показывающий соотношение содержания элемента в горизонте почв и в почвообразующей породе, и коэффициент местной миграции Км (соотношение содержания элемента в подчиненных фациях и в автономных условиях) (Глазовская, 1964, 1988; Перельман, 1968; Перельман, 1972; Перельман, Касимов, 1999).
Методологической базой геохимии ландшафтов является системный подход, основы которого лежат в виде сопряженного анализа химического состава компонентов ландшафта и связей между ландшафтами. Среди природных ландшафтно-геохимических систем по уровням организации и тесноте обратных связей выделяются элементарные (ЭЛГС) и каскадные (КЛГС) (Глазовская, 1988).
По условиям миграции Б.Б. Полынов (1956) выделял элювиальные (автономные) и подчиненные элементарные ландшафты. К автономным относятся поверхности водораздельных пространств с глубоким залеганием грунтовых вод. К подчиненным ландшафтам относятся трансэлювиальные, приуроченные к верхним частям склонов, аккумулятивно-элювиальные, занимающие местные депрессии с глубоким уровнем грунтовых вод, и другие элементарные ландшафты (Тренды..., 2004).
Сочетания элементарных ландшафтов по элементам рельефа представляют собой подсистемы единого целого, образуя геохимические сопряжения или почвенно-геохимические катены (Перельман, 1961, 1975, 1979; Глазовская, 1964). В пределах этих катен существуют однонаправленные потоки вещества из автономных ландшафтов местных водораздельных пространств к подчиненным ландшафтам местных депрессий, т.е. такие системы относятся к типу каскадных систем (Глазовская, 1981).
В методическом отношении выделяются два уровня организации каскадных систем - локальный и региональный. Локальные КЛГС совпадают с водосборными бассейнами первого порядка площадью до нескольких км и соответствуют понятию местный геохимический ландшафт. Пространственная структура подобных систем отражается в катенарной дифференциации элементарных ландшафтов: в положении на склоне, в условиях дренажа, в характере субстрата, в особенностях склонового, внутрипочвенного и грунтового стока и связанной с ними дифференциацией почв и растительности (Гаврилова, Касимов, 1989).
Фоновая геохимическая структура элементарных и каскадных ЛГС складывается из радиальной и латеральной структур, характеризующих соответственно радиальную (вертикальную) и латеральную (горизонтальную, склоновую) дифференциацию ландшафтов. В зависимости от сочетания зональных и азональных (интразональных) факторов фоновые территории отличаются определенными радиальными и латеральными структурами. В пределах одной природной зоны и подзоны обычно имеется несколько вариантов фоновых геохимических структур (Перельман, Касимов, 1999).
Первым этапом ландшафтно-геохимического анализа территории является изучение геохимической дифференциации вертикального профиля элементарных ландшафтов. Для характеристики почвенно-геохимических процессов перераспределения вещества в системе почва-порода используются элювиально-аккумулятивные коэффициенты. Для установления основных особенностей латеральной геохимической структуры территории базовыми являются локальные каскадные системы. Латеральная структура характеризует отношения в геохимически сопряженных каскадных системах (Гаврилова, Касимов, 1989).
По результатам макроморфологических исследований в предгорьях Восточного Саяна отмечено формирование серых лесных, дерново-подзолистых и черноземных почв. По данным анализа микроэлементного состава серых лесных почв, развивающихся в районе Куражинского хребта установлено, что в почвенном профиле элювиально-иллювиальная дифференциация наблюдается только у Вг и Ва, представителей I группы геохимической классификации элементов (рис. 37). В серой лесной слаборазвитой почве, сформированной на поверхности элювиального ландшафта, в горизонте А1В происходит накопление практически всех изученных микроэлементов и вниз по профилю их содержание изменяется незначительно, что объясняется автономностью данного ландшафта.